(57)【要約】入射光量に応じて複数の異なる特性に切り替わる光電変換特性を有し、撮像光学系で結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像素子を備えた撮像装置において、撮像素子の光電変換特性を検出する光電変換特性検出部と、光電変換特性検出部の検出結果に基づいて、撮像素子の光電変換特性を基準光電変換特性に近づけるように補正する光電変換特性補正部とを備えることで、撮像素子の光電変換特性の温度特性に関わらず、常に所定のダイナミックレンジで撮像することができる撮像装置および撮像装置の温度特性補正方法を提供することができる。
2011132393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を結像させる撮像光学系と、入射光量に応じて、複数の異なる特性に切り替わる光電変換特性を有し、前記撮像光学系で結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像素子とを備えた撮像装置であって、
前記撮像素子の光電変換特性を検出する光電変換特性検出部と、
前記光電変換特性検出部の検出結果に基づいて、前記撮像素子の光電変換特性を基準光電変換特性に近づけるように補正する光電変換特性補正部とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子は、光電変換特性検出用画素を有し、
前記光電変換特性検出部は、前記光電変換特性検出用画素に、所定の電流値の電流を供給し、前記撮像素子の光電変換特性を検出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記光電変換特性検出部は、所定時間が経過する毎に前記撮像素子の光電変換特性を検出することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子の温度を検出する温度検出部を備え、
前記光電変換特性検出部は、前記温度検出部の検出結果が、前回の検出結果から所定値以上変化した場合に、前記撮像素子の光電変換特性を検出することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像素子は、温度センサを内蔵し、
前記温度検出部は、前記温度センサの出力に基づいて前記撮像素子の温度を検出することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光電変換特性検出部は、撮像動作の垂直ブランキング期間中に前記撮像素子の光電変換特性を検出することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子は、入射光量に応じて、線形特性と対数特性との少なくとも２つの特性が切り替わる光電変換特性を有し、
前記光電変換特性検出部は、
前記光電変換特性検出用画素に、少なくとも２つの所定の電流値の電流を供給して線形特性を検出し、
前記光電変換特性検出用画素に、少なくとも２つの所定の電流値の電流を供給して対数特性を検出し、
検出した前記線形特性と前記対数特性とを用いて、
前記線形特性のオフセットを前記基準光電変換特性に近づけるためのオフセット補正値と、
前記線形特性と前記対数特性との切り替わり点である変曲点を前記基準光電変換特性に近づけるための変曲点補正値と、
前記対数特性の傾きを前記基準光電変換特性に近づけるための対数特性補正値とを演算し、
前記光電変換特性補正部は、
前記オフセット補正値に基づいて、前記線形特性のオフセットを前記基準光電変換特性に近づけるオフセット補正部と、
前記変曲点補正値に基づいて、前記変曲点を前記基準光電変換特性に近づける変曲点補正部と、
前記対数特性補正値に基づいて、前記対数特性の傾きを前記基準光電変換特性に近づける対数特性補正部とを有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子は、前記撮像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部を備え、
前記Ａ／Ｄ変換部の使用温度環境下でのＡ／Ｄ変換特性を検出し、検出したＡ／Ｄ変換特性を所定の基準Ａ／Ｄ変換特性に近づけるためのＡ／Ｄ補正値を演算するＡ／Ｄ変換特性検出部と、
前記Ａ／Ｄ補正値に基づき、前記Ａ／Ｄ変換部の前記Ａ／Ｄ変換特性を前記基準Ａ／Ｄ変換特性に近づけるＡ／Ｄ変換特性補正部とを更に備え、
前記Ａ／Ｄ変換特性補正部は、前記光電変換特性検出用画素からの出力値を前記Ａ／Ｄ補正値を用いて補正し、
前記光電変換特性検出部は、前記Ａ／Ｄ変換特性補正部により補正された出力値に基づいて、前記線形特性及び前記対数特性を検出することを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
【請求項９】
被写体像を結像させる撮像光学系と、入射光量に応じて、複数の異なる特性に切り替わる光電変換特性を有し、前記撮像光学系で結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像素子とを備えた撮像装置の温度特性補正方法であって、
前記撮像素子の光電変換特性を検出する光電変換特性検出工程と、
前記光電変換特性検出工程の検出結果に基づいて、前記撮像素子の光電変換特性を基準光電変換特性に近づけるように補正する光電変換特性補正工程とを備えたことを特徴とする撮像装置の温度特性補正方法。
【請求項１０】
前記撮像素子は、光電変換特性検出用画素を有し、
前記光電変換特性検出工程は、前記光電変換特性検出用画素に、所定の電流値の電流を供給し、前記撮像素子の光電変換特性を検出する工程であることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置の温度特性補正方法。
【請求項１１】
前記撮像素子は、入射光量に応じて、線形特性と対数特性との少なくとも２つの特性が切り替わる光電変換特性を有し、
前記光電変換特性検出工程は、
前記光電変換特性検出用画素に、少なくとも２つの所定の電流値の電流を供給して線形特性を検出し、
前記光電変換特性検出用画素に、少なくとも２つの所定の電流値の電流を供給して対数特性を検出し、
検出した前記線形特性と前記対数特性とを用いて、
前記線形特性のオフセットを前記基準光電変換特性に近づけるためのオフセット補正値と、
前記線形特性と前記対数特性との切り替わり点である変曲点を前記基準光電変換特性に近づけるための変曲点補正値と、
前記対数特性の傾きを前記基準光電変換特性に近づけるための対数特性補正値とを演算する工程であり、
前記光電変換特性補正工程は、
前記オフセット補正値に基づいて、前記線形特性のオフセットを前記基準光電変換特性に近づけるオフセット補正工程と、
前記変曲点補正値に基づいて、前記変曲点を前記基準光電変換特性に近づける変曲点補正工程と、
前記対数特性補正値に基づいて、前記対数特性の傾きを前記基準光電変換特性に近づける対数特性補正工程とを有する工程であることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置の温度特性補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および撮像装置の温度特性補正方法に関し、特に複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いる撮像装置および撮像装置の温度特性補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
入射光量に応じて、線形特性と対数特性との２つの特性が切り替わる光電変換特性を有する、線形対数変換型撮像素子が知られている。この撮像素子は、高感度と広ダイナミックレンジとを両立させることのできるものであるが、光電変換特性が線形特性から対数特性に切り替わる変曲点近傍では、撮像素子の画素を構成するＭＯＳ型トランジスタやフォトダイオードの特性のバラツキに起因する出力誤差が大きくなり、温度によっても変曲点の位置が変化するという課題があった。【０００３】
そこで、例えば特許文献１では、温度係数も含めて各画素毎の補正値を記憶し、補正値に基づいて各画素の出力値を補正することで、全画素の出力値を一致させることのできる信号処理装置が開示されている。【０００４】
しかしながら、撮像素子の光電変換特性の温度特性によって画素出力のオフセットや変曲点が変化すると、撮像素子のダイナミックレンジ自体が変化するが、特許文献１のように撮像素子から出力された出力値を後処理で補正する方法では、このダイナミックレンジ自体の変化を補正することはできない。【０００５】
また、撮像素子から出力される撮像信号は、アナログデジタル変換器によってデジタルデータに変換されて演算されるが、アナログデジタル変換器自体も温度特性を持っており、その温度特性によってもダイナミックレンジが変化するので、アナログデジタル変換器の温度特性も補正する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９８７９９号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、撮像素子の光電変換特性の温度特性に関わらず、常に所定のダイナミックレンジで撮像することができる撮像装置および撮像装置の温度特性補正方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の一局面による撮像装置は、被写体像を結像させる撮像光学系と、入射光量に応じて、複数の異なる特性に切り替わる光電変換特性を有し、前記撮像光学系で結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像素子とを備えた撮像装置であって、前記撮像素子の光電変換特性を検出する光電変換特性検出部と、前記光電変換特性検出部の検出結果に基づいて、前記撮像素子の光電変換特性を基準光電変換特性に近づけるように補正する光電変換特性補正部とを備えている。
【０００９】
また、本発明の別の一局面の温度特性補正方法は、被写体像を結像させる撮像光学系と、入射光量に応じて、複数の異なる特性に切り替わる光電変換特性を有し、前記撮像光学系で結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像素子とを備えた撮像装置の温度特性補正方法であって、前記撮像素子の光電変換特性を検出する光電変換特性検出工程と、前記光電変換特性検出工程の検出結果に基づいて、前記撮像素子の光電変換特性を基準光電変換特性に近づけるように補正する光電変換特性補正工程とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態による撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態による撮像素子、画像処理部および制御部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態による撮像素子の内部構成の一例を示すブロック図（１／２）である。
【図４】本発明の実施の形態による撮像素子の内部構成の一例を示すブロック図（２／２）である。
【図５】本発明の実施の形態による画素の構成の一例と特性とを示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態によるモニタ画素の構成の一例を示す回路模式図である。
【図７】本発明の実施の形態による撮像装置の動作の第１の例を示すフローチャートのメインルーチンである。
【図８】図７のサブルーチン（１／２）である。
【図９】図７のサブルーチン（２／２）である。
【図１０】本発明の実施の形態による温度補正値の演算方法を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態による撮像装置の第２の例を示すフローチャートのメインルーチンである。
【図１２】本発明の実施の形態による撮像装置が解決する課題を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略することがある。
【００１２】
最初に、本発明の実施の形態による撮像装置が解決する課題について、図１２を用いて確認する。図１２は、本発明の実施の形態による撮像装置が解決する課題を示す模式図で、図１２（ａ）は撮像素子の光電変換特性の温度特性を示し、図１２（ｂ）はアナログ／デジタル（以下、Ａ／Ｄと言う）変換部のＡ／Ｄ変換特性の温度特性を示す。
【００１３】
図１２（ａ）において、本発明における撮像素子は、入射光量に応じて、線形特性と対数特性との２つの特性が切り替わる光電変換特性（以下、リニアログ特性と言う）を有している。グラフの横軸は、撮像素子の撮像面照度Ｌを対数軸でとってあり、縦軸は撮像素子の出力電圧ＶＬを線形軸でとってある。
【００１４】
グラフに実線で示した基準光電変換特性ＰＣ０は、基準温度、例えば事前測定時の温度Ｔ０での光電変換特性であり、低照度領域Ａ１では線形特性を示し、高照度領域Ａ２では対数特性を示す。線形特性と対数特性との切り替わり点である変曲点Ｐｔ０は、照度Ｌｐｔ０での出力電圧がＶｐｔ０である。
【００１５】
一方、高温での光電変換特性ＰＣｈは、グラフに破線で示したように、基準光電変換特性ＰＣ０に対して、（１）低照度側で出力電圧が持ち上がってオフセットが発生し、（２）変曲点Ｐｔｈが低照度側に移動し、（３）対数特性の傾きが基準光電変換特性ＰＣ０の傾きより増大している。従って、光電変換できる撮像面照度Ｌの範囲に対して出力電圧ＶＬの幅が狭くなり、画像のコントラストが低くなる。
【００１６】
逆に、低温での光電変換特性ＰＣｌは、グラフに一点鎖線で示したように、（１）低照度側で出力電圧が下がって負のオフセットが発生し、（２）変曲点Ｐｔｌが高照度側に移動し、（３）対数特性の傾きが基準光電変換特性ＰＣ０の傾きより減少している。従って、光電変換できる撮像面照度Ｌの範囲、即ちダイナミックレンジが、基準光電変換特性ＰＣ０に対して狭くなってしまう。
【００１７】
（１）のオフセットＶｏｓは、温度による暗電流の増加に起因するもので、撮像素子全般に発生する固有の現象である。（２）の変曲点Ｐｔの移動は、温度による転送ゲートのポテンシャルの低下に起因するもので、リニアログ特性固有の現象である。（３）の対数特性の傾き変化は、対数変換の傾きの理論式が（ｋＢＴ／ｑ）の項を含んでいる（ｋＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷素量）ために、傾きが絶対温度Ｔに比例するためで、対数変換特性固有の現象である。
【００１８】
上述した理由から、（１）から（３）の温度特性は撮像素子３の全ての画素３１ａで同一の温度特性であり、全ての画素３１ａで同一の補正をすることが可能である。
【００１９】
また、撮像装置においては、撮像に同期してリアルタイムでＡ／Ｄ変換を行う必要があるので、以下に述べる実施の形態では、高速のＡ／Ｄ変換器として、上位ビットを逐次比較型で変換し、冗長ビットを含む下位ビットを積分型で変換するカラム型と呼ばれるＡ／Ｄ変換器を用いることとする。このタイプのＡ／Ｄ変換器については、例えば特開２００８−２４４７１６号公報等に詳述されている。
【００２０】
図１２（ｂ）において、グラフに実線で示した基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０は、基準温度、例えば事前測定時の温度Ｔ０でのＡ／Ｄ変換特性であり、入力電圧Ｖｉｎに対して、線形のＡ／Ｄ変換特性を示す。
【００２１】
一方、高温でのＡ／Ｄ変換特性ＡＤｈは、グラフに破線で示したように、基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０に対して、（４）入力電圧Ｖｉｎの低い側で出力ＡＤｏｕｔ値が大きくなってオフセット（以下、ＡＤオフセットと言う）が発生し、（５）Ａ／Ｄ変換特性の傾き（以下、ＡＤ傾きと言う）が基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０よりも増大している。従って、Ａ／Ｄ変換の入力範囲、即ちＡ／Ｄ変換のダイナミックレンジが、基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０に対して狭くなってしまう。
【００２２】
逆に、低温でのＡ／Ｄ変換特性ＡＤｌは、グラフに一点鎖線で示したように、基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０に対して、（４）入力電圧Ｖｉｎの低い側で出力ＡＤｏｕｔ値が小さくなって負のＡＤオフセットが発生し、（５）ＡＤ傾きが基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０よりも減少している。従って、Ａ／Ｄ変換できる入力範囲に対して出力の幅が狭くなり、画像のコントラストが低くなる。
【００２３】
（４）のＡＤオフセットおよび（５）のＡ／Ｄ傾きの変化の原因は、上位ビットを変換する逐次比較型の変換方法に用いられるキャパシタの容量の温度特性と、Ａ／Ｄ変換に許容される時間が短いために、キャパシタの電位が不飽和状態になっていることとに起因している。つまり、高温になるとキャパシタの容量が大きくなって、不飽和の状態が大きくなり、低温になるとキャパシタの容量が小さくなって不飽和の状態が小さくなることで発生する誤差である。
【００２４】
以上が、本発明の実施の形態による撮像素子が解決する課題であり、以下に述べる実施の形態では、（１）および（２）をＡ／Ｄ変換前にアナログ的に補正し、（３）、（４）および（５）をＡ／Ｄ変換後にデジタル的に補正することで、課題を解決する。
【００２５】
（１）から（５）の課題を補正することで、温度環境下の光電変換特性およびＡ／Ｄ変換特性を、基準光電変換特性および基準Ａ／Ｄ変換特性に一致させることが望ましいが、完全に一致させることができなくても、基準光電変換特性および基準Ａ／Ｄ変換特性に近づけることができれば、効果は大きい。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態による撮像装置について、図１を用いて説明する、図１は、本発明の実施の形態による撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００２７】
図１において、撮像装置１は、撮像光学系２、撮像素子３、画像処理部４、制御部５、記憶部６、表示部７およびインターフェース部（以下、Ｉ／Ｆ部と言う）８等で構成される。表示部７およびＩ／Ｆ部８等は必須ではない。
【００２８】
撮像光学系２は、レンズ等で構成され、光軸２１上に配置される撮像素子３の撮像面に被写体の像を結像させる。
【００２９】
撮像素子３は、撮像面が撮像光学系２の光軸２１上の結像位置に来るように配置され、撮像光学系２によって結像された被写体の像を光電変換してアナログの撮像信号を出力する。図２以降で詳述するが、本例では、撮像素子３はＡ／Ｄ変換部を内蔵しており、撮像素子３は、撮像信号をＡ／Ｄ変換して、デジタルの撮像データ３ｓとして出力する。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換部は、必ずしも撮像素子３に内蔵される必要はなく、撮像素子３と画像処理部４との間に別設されてもよい。
【００３１】
画像処理部４は、後述する制御部５の制御下で、撮像素子３から出力された撮像データ３ｓに画像処理を施して、画像データ４ｓを出力する。
【００３２】
制御部５は、例えばＣＰＵと演算用メモリ等で構成され、後述する記憶部６に格納されたプログラムに従って撮像装置１の動作を制御するとともに、Ｉ／Ｆ部８を介して、撮像装置１が接続される外部システムと交信を行う。撮像素子３、画像処理部４および制御部５については、図２以降で詳述する。
【００３３】
記憶部６は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成され、制御部５を構成するＣＰＵの動作を規定するプログラムを格納するとともに、制御部５の制御下で、画像処理部４から出力された画像データ４ｓを記憶および出力し、撮像装置１の各部に関する調整データ等を記憶および出力する。
【００３４】
表示部７は、制御部５の制御下で、記憶部６に記憶された画像や画像に関する情報等を表示する。
【００３５】
Ｉ／Ｆ部８は、制御部５の制御下で、撮像装置１と外部システムとの間の交信を行う。
【００３６】
次に、撮像素子３、画像処理部４および制御部５について、図２から図４を用いて説明する。図２は、撮像素子３、画像処理部４および制御部５の構成の一例を示すブロック図である。
【００３７】
図２において、撮像素子３は、画素部３１、モニタ画素部３２、温度センサ３３、垂直走査回路３４、Ａ／Ｄ変換部３５、水平シフトレジスタ３６、出力アンプ３７、オフセットシフト部３８およびＡ／Ｄ入力切替部３９等で構成されている。
【００３８】
画素部３１は、上述したように、リニアログ特性の光電変換特性を持つ。撮像素子３からは、画像処理部４に向けて、撮像データ３ｓが出力される。撮像素子３の内部構成の詳細は、図３および図４で説明する。
【００３９】
画像処理部４は、撮像素子３から出力された撮像データ３ｓに画像処理を施して、あるいは処理を施さずにそのまま、画像データ４ｓとして、制御部５に向けて出力する。画像処理部４は、その他に、撮像素子３のＡ／Ｄ変換部３５のＡ／Ｄ変換特性ＡＤと基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０とのＡ／ＤオフセットＶａｄｏｓを０（ゼロ）に近づけるＡ／Ｄオフセット補正部４１、Ａ／Ｄ変換部３５のＡ／Ｄ変換特性ＡＤの傾きを基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０の傾きに近づけるＡ／Ｄ傾き補正部４２、および、撮像素子３の光電変換特性ＰＣの対数特性の傾きを基準光電変換特性ＰＣ０の対数特性の傾きに近づける対数特性補正部４３を有している。
【００４０】
制御部５は、撮像素子３の動作を制御して撮像データ３ｓを出力させ、画像処理部４から出力された画像データ４ｓを記憶部６に記憶させる等、撮像装置１全体の動作を制御する。
【００４１】
制御部５は、その他に、撮像素子３のＡ／Ｄ変換部３５の使用温度環境下でのＡ／Ｄ変換特性ＡＤを検出し、基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０に近づけるための補正値を演算するＡ／Ｄ変換補正値演算部５１と、撮像素子３の画素部３１の使用温度環境下での光電変換特性ＰＣを検出し、基準光電変換特性ＰＣ０に近づけるための補正値を演算する光電変換補正値演算部５２とを有している。
【００４２】
ここに、Ａ／Ｄ入力切替部３９およびＡ／Ｄ変換補正値演算部５１は、本発明におけるＡ／Ｄ変換特性検出部として機能し、モニタ画素部３２および光電変換補正値演算部５２は、本発明における光電変換特性検出部として機能する。また、Ａ／Ｄオフセット補正部４１及びＡ／Ｄ傾き補正部４２は、本発明におけるＡ／Ｄ変換特性補正部として機能する。
【００４３】
さらに、制御部５は、撮像素子３の光電変換特性ＰＣの温度特性に起因するオフセットのズレを基準光電変換特性ＰＣ０に近づけるオフセット制御部５３、撮像素子３の光電変換特性ＰＣの温度特性に起因する変曲点Ｐｔのズレを基準光電変換特性ＰＣ０の変曲点Ｐｔ０に近づける変曲点制御部５４、および、撮像素子３に内蔵された温度センサ３３の出力を用いて撮像素子３の温度を検出する温度検出部５５を有している。
【００４４】
ここに、オフセットシフト部３８およびオフセット制御部５３は、本発明におけるオフセット補正部として機能し、垂直走査回路３４および変曲点制御部５４は、本発明における変曲点補正部として機能する。さらに、対数特性補正部４３、オフセットシフト部３８およびオフセット制御部５３、垂直走査回路３４および変曲点制御部５４は、本発明における光電変換特性補正部として機能する。
【００４５】
図３および図４は、撮像素子３の内部構成の一例を示すブロック図で、図３は画素部３１、モニタ画素部３２、温度センサ３３および垂直走査回路３４を示し、図４はＡ／Ｄ変換部３５、水平シフトレジスタ３６、出力アンプ３７、オフセットシフト部３８およびＡ／Ｄ入力切替部３９を示す。
【００４６】
図３において、画素部３１は、撮像素子３の撮像面上に、ｍ行ｎ列（ｍ、ｎは正の整数）の２次元マトリクス状に配置された画素３１ａ等で構成され、撮像光学系２によって光軸２１上に結像された被写体の像を光電変換し、撮像信号を出力する。
【００４７】
画素３１ａの構成と光電変換特性とを、図５に示す。図５は、画素３１ａの構成の一例と特性とを示す模式図で、図５（ａ）は画素３１ａの回路構成の一例を示し、図５（ｂ）は画素３１ａの光電変換特性を示す。
【００４８】
図５（ａ）において、画素３１ａは、フォトダイオードＰＤ、転送トランジスタＱ１、リセットトランジスタＱ２、フローティングディフュージョンＦＤ、出力トランジスタＱ３および選択トランジスタＱ４等で構成される。
【００４９】
ＰＶＤＤとＰＶＳＳとは、画素３１ａの電源電位である。最初に、転送トランジスタＱ１がオフの状態で、垂直走査回路３４から行リセット信号φＲＳＴが出力されてリセットトランジスタＱ２がオンして、フローティングディフュージョンＦＤの電位がリセットされる。
【００５０】
リセットから所定時間経過後に、垂直走査回路３４から行選択信号φＶＳＥＮが出力されて選択トランジスタＱ４がオンすることで、フローティングディフュージョンＦＤのリセット状態の電位が、出力トランジスタＱ３を介して、画素３１ａの垂直列毎に共通の垂直信号線３１ｂに、ノイズ信号３１ｎとして出力される。
【００５１】
続いて、転送トランジスタＱ１の転送信号φＴＸが所定電位に設定されると、画素３１ａに入射した被写体像の光が、フォトダイオードＰＤによって光電変換されて光電流Ｉｐとなり、転送トランジスタＱ１を介してフローティングディフュージョンＦＤに蓄積される。
【００５２】
入射光量即ち撮像面照度Ｌが低照度の場合は、光電流ＩｐのフローティングディフュージョンＦＤへの蓄積は線形特性である。撮像面照度Ｌが高照度の場合は、転送トランジスタＱ１のサブスレショルド特性により、光電流Ｉｐが対数変換された電位がフローティングディフュージョンＦＤに発生する。線形特性と対数特性との切り替わり点、即ち変曲点Ｐｔとなる光電流Ｉｐの値Ｌｐｔは、転送トランジスタＱ１の転送信号φＴＸの設定によって任意に設定できる。
【００５３】
従って、変曲点Ｐｔを基準光電変換特性の変曲点Ｐｔ０に合わせるには、制御部５の変曲点制御部５４から出力される変曲点補正値σに基づいて、転送トランジスタＱ１の転送信号φＴＸを制御することで行うことができる。
【００５４】
再び、垂直走査回路３４から行選択信号φＶＳＥＮが出力されて選択トランジスタＱ４がオンすることで、フローティングディフュージョンＦＤの撮像状態の電位が、出力トランジスタＱ３を介して、垂直信号線３１ｂに、画素信号３１ｐとして出力される。
【００５５】
後段の回路、例えばＡ／Ｄ変換部３５等で、相関二重サンプリング（以下、ＣＤＳと言う）法等により、画素信号３１ｐとノイズ信号３１ｎとの差分をとることで、ノイズがキャンセルされた撮像信号３１ｓ（３１ｓ＝３１ｐ−３１ｎ）を得ることができる。
【００５６】
光電変換特性を図５（ｂ）に示す。グラフの横軸は撮像面照度Ｌを対数軸でとってあり、縦軸は出力電圧ＶＬを線形軸でとってある。変曲点Ｐｔでの撮像面照度Ｌｐｔよりも低照度の状態（Ａ１領域）では、出力電圧ＶＬは撮像面照度Ｌに対して線形特性であり、変曲点Ｐｔでの撮像面照度Ｌｐｔよりも高照度の状態（Ａ２領域）では、出力電圧ＶＬは撮像面照度Ｌに対して対数特性である。
【００５７】
図３に戻って、モニタ画素部３２（光電変換特性検出用画素の一例）は、画素部３１の光電変換特性の温度特性をモニタするためのモニタ画素３２ａ等で構成されている。図３の例では、モニタ画素３２ａは、撮像素子３の撮像面上の画素部３１の領域に隣接して、水平１行分のｎ画素が設けられているが、これに限るものではなく、少なくとも１画素設けられればよいし、数行設けられても良い。モニタ画素３２ａの構成の一例を、図６に示す。
【００５８】
図６において、モニタ画素３２ａは、画素３１ａのフォトダイオードＰＤに並列に、温度に依存しない所定の電流値の電流Ｉｄを供給する定電流源ＩＤを有している。また、光電流Ｉｐを発生させずに暗電流のみを発生させるように、少なくともフォトダイオードＰＤは遮光されている。その他は画素３１ａと同じ構成をしている。温度に依存しない所定の電流値の電流Ｉｄは、例えば、バンドギャップ回路として周知の回路を用いることで作成することができる。
【００５９】
モニタ画素３２ａの駆動方法も画素３１ａの駆動方法と同様であり、異なる点は、転送トランジスタＱ１の転送信号φＴＸが所定電位に設定されることで、光電流Ｉｐに相当する定電流Ｉｄが、転送トランジスタＱ１を介してフローティングディフュージョンＦＤに蓄積される点である。
【００６０】
定電流Ｉｄの値が低い場合は、定電流ＩｄのフローティングディフュージョンＦＤへの蓄積は線形特性である。定電流Ｉｄの値が高い場合は、転送トランジスタＱ１のサブスレショルド特性により、定電流Ｉｄが対数変換された電位がフローティングディフュージョンＦＤに発生する。モニタ画素３２ａのその他の動作は画素３１ａと同じである。よって、モニタ画素部３２に光電流Ｉｐに相当する定電流Ｉｄを供給することで、画素部３１の光電変換特性を検出することができる。
【００６１】
図３に戻って、温度センサ３３は、例えばダイオードと定電流回路等とで構成され、ダイオードの順方向電圧Ｖｆを出力線３３ｂに出力する。図２で説明した温度検出部５５は、ダイオードの順方向電圧Ｖｆの基準温度下での値からの変化を検出することで、温度を知ることができる。温度センサ３３は、Ａ／Ｄ変換部３５の近傍に設けられることが好ましく、そうすることによって、Ａ／Ｄ変換部３５の温度を正確に検出することができる。
【００６２】
垂直走査回路３４は、画素部３１およびモニタ画素部３２の各行のそれぞれに対して、上述した画素３１ａ動作で説明した３つの駆動信号（行リセット信号φＲＳＴ、転送信号φＴＸおよび行選択信号φＶＳＥＮ）を供給し、画素部３１の各行、および必要に応じてモニタ画素部３２を順次走査して、撮像動作および光電変換特性検出動作を行わせる。
【００６３】
図４において、オフセットシフト部３８は、制御部５のオフセット制御部５３から出力されるオフセット補正値κに基づいて、各画素３１ａから垂直信号線３１ｂに出力された画素信号３１ｐあるいはノイズ信号３１ｎのオフセットを補正して、補正画素信号３８ｐあるいは補正ノイズ信号３８ｎを出力する。これによって、画素３１ａのオフセット値を基準光電変換特性ＰＣ０のオフセット値に近づけることができる。
【００６４】
Ａ／Ｄ入力切替部３９は、Ａ／Ｄ変換部３５の入力を、オフセットシフト部３８の出力である補正画素信号３８ｐあるいは補正ノイズ信号３８ｎと基準電圧３９ｖとに切り替えるスイッチ３９ａ等と、温度に依存しない所定の電位である基準電圧３９ｖを出力する基準電圧回路３９ｂとで構成される。
【００６５】
スイッチ３９ａは、撮像状態ではオフセットシフト部３８の出力側に設定され、Ａ／Ｄ変換部３５のＡ／Ｄ変換特性を測定する場合には基準電圧３９ｖ側に切り替えられる。スイッチ３９ａの切り替えは、制御部５のＡ／Ｄ変換補正値演算部５１から出力される切替信号３９ｈによって制御される。
【００６６】
また、基準電圧回路３９ｂの出力する基準電圧３９ｖの値は、制御部５のＡ／Ｄ変換補正値演算部５１から出力される基準電位切替信号３９ｊによって制御される。
【００６７】
Ａ／Ｄ変換部３５は、画素部３１の各列毎に設けられたｎ個と、温度センサ３３の出力に設けられた１個との合計（ｎ＋１）個のＡ／Ｄ変換器（図ではＡＤＣと表記している）３５ａ等で構成され、Ａ／Ｄ変換信号３５ｓを出力する。各々のＡ／Ｄ変換器３５ａは、例えば上位４ビットを逐次比較型で変換し、冗長ビット１ビットを含む下位１１ビットを積分型で変換する計１４ビットのＡ／Ｄ変換器である。
【００６８】
また、各々のＡ／Ｄ変換器３５ａは、オフセットシフト部３８の出力である補正画素信号３８ｐと補正ノイズ信号３８ｎとの差分をとるＣＤＳ機能を有し、差分をとった後のノイズがキャンセルされた撮像信号３１ｓをＡ／Ｄ変換する。
【００６９】
水平シフトレジスタ３６は、画素部３１の１行分のＡ／Ｄ変換信号３５ｓをシリアルデータに変換して出力アンプ３７を介して撮像データ３ｓとして出力する。
【００７０】
次に、本発明の実施の形態による撮像装置の動作の第１の例について、図７から図９を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態による撮像装置の動作の第１の例を示すフローチャートのメインルーチンであり、図８および図９は、図７のサブルーチンである。動作の第１の例では、撮像装置１は動画像を撮像するものとし、撮像装置１のＡ／Ｄ変換特性ＡＤおよび光電変換特性ＰＣを、所定時間経過毎に、動画像撮像動作の垂直ブランキング期間中に検出する。
【００７１】
図７において、ステップＳ１１で、タイマの計時がスタートされる。ステップＳ１３で、タイマの計時値が所定時間よりも大きいか等しいか否かが確認される。所定時間は、撮像装置１のＡ／Ｄ変換特性ＡＤおよび光電変換特性ＰＣを検出する周期であり、用途に合わせて適宜決定されればよい。
【００７２】
タイマの計時値が所定時間よりも小さい場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、ステップＳ２７に進んで、通常の撮像動作が行われる。タイマの計時値が所定時間よりも大きいか等しい場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１５で、撮像装置１の撮像動作のタイミングが、垂直ブランキング期間であるか否かが確認される。垂直ブランキング期間でない場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、ステップＳ２７に進んで、通常の撮像動作が行われる。
【００７３】
垂直ブランキング期間である場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、図８に示すステップＳ１７「Ａ／Ｄ変換特性検出サブルーチン」が実行される。
【００７４】
図８において、ステップＳ１７１で、制御部５のＡ／Ｄ変換補正値演算部５１によって、撮像素子３のＡ／Ｄ入力切替部３９の（ｎ＋１）個のスイッチ３９ａが基準電圧回路３９ｂから出力される基準電圧３９ｖ側に切り替えられる。ステップＳ１７２で、基準電圧３９ｖが第１基準電位Ｖ１に設定され、Ａ／Ｄ変換部３５の（ｎ＋１）個のＡ／Ｄ変換器３５ａに入力される。
【００７５】
ステップＳ１７３で、第１基準電位Ｖ１がＡ／Ｄ変換されて、（ｎ＋１）個の第１Ａ／Ｄ変換値Ａ１が得られる。同様に、ステップＳ１７４で基準電圧３９ｖが第２基準電位Ｖ２に設定され、ステップＳ１７５で（ｎ＋１）個の第２Ａ／Ｄ変換値Ａ２が得られる。以上の（Ｖ１，Ａ１）と（Ｖ２，Ａ２）との２つのデータを結ぶ直線が、現在の各々のＡ／Ｄ変換器３５ａのＡ／Ｄ変換特性ＡＤである。
【００７６】
ステップＳ１７６で、各々のＡ／Ｄ変換器３５ａの基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０が読み出される。基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０は、予めステップＳ１７３からステップＳ１７５の各動作を行って測定された、少なくとも（Ｖ１，Ａ１０）と（Ｖ２，Ａ２０）の２点のデータで表される各々のＡ／Ｄ変換器３５ａの基準特性で、測定時の温度Ｔ０とともに記憶部６に記憶されていたものである。
【００７７】
続いて、ステップＳ１７７で、Ａ／Ｄ変換特性ＡＤと基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０とを用いて、補正値が演算される。
【００７８】
まず、あるＡ／Ｄ変換器３５ａの、ステップＳ１７３からステップＳ１７５で求められた現在のＡ／Ｄ変換特性ＡＤと、記憶部６から読み出された基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０とを、図１０（ａ）に示す。図１０は、本発明の実施の形態による温度補正値の演算方法を示すグラフである。
【００７９】
図１０（ａ）のグラフから分かるように、現在のＡ／Ｄ変換特性ＡＤは、基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０に対して、上方向にシフトするとともに、傾きが大きくなっている。
【００８０】
現在のＡ／Ｄ変換特性ＡＤを、ＡＤｏｕｔ＝α・Ｖｉｎ＋βとすると、α、βは下記のようになる。
【００８１】
α＝（Ａ２−Ａ１）／（Ｖ２−Ｖ１）
β＝Ａ１−α・Ｖ１＝Ａ１−（Ａ２−Ａ１）・Ｖ１／（Ｖ２−Ｖ１）
【００８２】
同様に、基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０を、ＡＤｏｕｔ＝γ・Ｖｉｎとすると、γは下記のようになる。
【００８３】
γ＝（Ａ２０−Ａ１０）／（Ｖ２０−Ｖ１０）
【００８４】
従って、現在のＡ／Ｄ変換特性ＡＤを基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０に近づけるためには、まず、現在のＡ／Ｄ変換特性ＡＤをＡ／Ｄオフセット補正値βだけ平行移動（減算）した後に、傾きαにＡ／Ｄ傾き補正値δを乗算して傾きγに変換することが必要である。
【００８５】
よって、Ａ／Ｄオフセット補正値βおよびＡ／Ｄ傾き補正値δは、下記のようになる。
【００８６】
β＝Ａ１−（Ａ２−Ａ１）・Ｖ１／（Ｖ２−Ｖ１）・・・（１式）
δ＝γ／α＝（Ａ２０−Ａ１０）・（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｖ２０−Ｖ１０）・（Ａ２−Ａ１）・・・（２式）
【００８７】
ステップＳ１７８で、（ｎ＋１）個の各々のＡ／Ｄ変換器３５ａのＡ／Ｄオフセット補正値βおよびＡ／Ｄ傾き補正値δが記憶部６に記憶される。ステップＳ１７９で、制御部５のＡ／Ｄ変換補正値演算部５１によって、撮像素子３のＡ／Ｄ入力切替部３９の（ｎ＋１）個のスイッチ３９ａがオフセットシフト部３８の出力側に切り替えられて撮像状態にされて、図７のステップＳ１７に戻る。
【００８８】
ここに、ステップＳ１７「Ａ／Ｄ変換特性検出サブルーチン」は、本発明におけるＡ／Ｄ変換特性検出工程として機能する。
【００８９】
続いて、図９に示すステップＳ１９「光電変換特性検出サブルーチン」が実行される。図９において、ステップＳ１９１で、パラメータｋが０（ゼロ）にセットされる。ステップＳ１９２で、パラメータｋに１が加算される。
【００９０】
ステップＳ１９３で、全てのモニタ画素３２ａに、温度に依存しない所定の電流値の電流Ｉｄとして第ｋの電流Ｉｋが供給され、ステップＳ１９４で、モニタ画素３２ａで第ｋの電流Ｉｋが光電変換され、Ａ／Ｄ変換部３５でＡ／Ｄ変換されて、第ｋの光電変換出力Ｂｋが取得される。
【００９１】
ステップＳ１９５で、画像処理部４のＡ／Ｄオフセット補正部４１によって、ステップＳ１７で演算されたＡ／Ｄオフセット補正値βだけ第ｋの光電変換出力Ｂｋが平行移動されて、Ａ／Ｄオフセット補正が施される。
【００９２】
続いて、ステップＳ１９６で、画像処理部４のＡ／Ｄ傾き補正部４２によって、ステップＳ１７で演算されたＡ／Ｄ傾き補正値δが、Ａ／Ｄオフセット補正が施された第ｋの光電変換出力Ｂｋに乗算されることでＡ／Ｄ傾き補正が施されて、第ｋの補正光電変換出力Ｂｋ２が生成される。
【００９３】
ステップＳ１９５およびＳ１９６によって、Ａ／Ｄ変換特性ＡＤの温度特性が除去された補正光電変換出力を得ることが出来るので、ステップＳ１９８以降で、より正確な光電変換特性の温度特性を検出し、補正することができる。
【００９４】
ステップＳ１９７で、パラメータｋ≧４か否かが確認される。パラメータｋが４に等しくなるまで、ステップＳ１９２からＳ１９６の動作が４回繰り返される。
【００９５】
ここで、第１の電流Ｉ１は、画素３１ａの最低照度での光電流Ｉｐよりも少し大きい電流値であり、第２の電流Ｉ２は、撮像装置１の全使用温度範囲で画素３１ａの光電変換特性が線形特性となる光電流Ｉｐの最大値よりも少し小さい電流値である。第１の電流Ｉ１と第２の電流Ｉ２とを用いて、現在の光電変換特性ＰＣの線形特性が検出される。
【００９６】
同様に、第３の電流Ｉ３は、撮像装置１の全使用温度範囲で画素３１ａの光電変換特性が対数特性となる光電流Ｉｐの最小値よりも少し大きい電流値であり、第４の電流Ｉ４は、画素３１ａの最高照度での光電流Ｉｐよりも少し小さい電流値である。第３の電流Ｉ３と第４の電流Ｉ４とを用いて、現在の光電変換特性ＰＣの対数特性が検出される。
【００９７】
パラメータｋが４になったら（ステップＳ１９７；Ｙｅｓ）、ステップＳ１９８で、各々のモニタ画素３２ａの基準光電変換特性ＰＣ０が読み出される。基準光電変換特性ＰＣ０の値は、予めステップＳ１９２からＳ１９６の各動作を行って測定された、少なくとも（Ｉ１，Ｂ１０）、（Ｉ２，Ｂ２０）、（Ｉ３，Ｂ３０）および（Ｉ４，Ｂ４０）の４点のデータで表される各々のモニタ画素３２ａの基準特性で、測定時の温度Ｔ０とともに記憶部６に記憶されていたものである。
【００９８】
現在の光電変換特性ＰＣにＡ／Ｄ変換部３５の温度特性が補正された、現在の補正光電変換特性ＰＣ２と基準光電変換特性ＰＣ０の関係を、図１０（ｂ）に示す。
【００９９】
ステップＳ１９９で、Ａ／Ｄ変換部３５の温度特性が補正された現在の補正光電変換特性ＰＣ２と基準光電変換特性ＰＣ０とを用いて、各補正値が演算される。まず、基準光電変換特性ＰＣ０の線形特性ＬＮ０を、下記のようにおく。
【０１００】
ＬＮ０＝ε・Ｉｄ＋φ
【０１０１】
すると、線形特性の傾きは常に一定であるため、現在の補正光電変換特性ＰＣ２の線形特性ＬＮｈは、下記のように表される。
【０１０２】
ＬＮｈ＝ε・Ｉｄ＋ξ
【０１０３】
ここに、φおよびξは、基準光電変換特性ＰＣ０の線形特性ＬＮ０および現在の補正光電変換特性ＰＣ２の線形特性ＬＮｈの第１の電流Ｉ１よりも十分小さい電流Ｉ０（ゼロ）での出力値である。よって、第１の電流Ｉ１、第２の電流Ｉ２に対する線形特性ＬＮ０の出力値Ｂ１０，Ｂ２０と、第１の電流Ｉ１、第２の電流Ｉ２に対する線形特性ＬＮｈの出力値Ｂ１２，Ｂ２２とは下記のように表される。
【０１０４】
Ｂ１０＝ε・Ｉ１＋φ
Ｂ２０＝ε・Ｉ２＋φ
Ｂ１２＝ε・Ｉ１＋ξ
Ｂ２２＝ε・Ｉ２＋ξ
【０１０５】
よって、ε、φ、ξは下記のようになる。
【０１０６】
ε＝（Ｂ２０−Ｂ１０）／（Ｉ２−Ｉ１）＝（Ｂ２２−Ｂ１２）／（Ｉ２−Ｉ１）
φ＝Ｂ１０−ε・Ｉ１
ξ＝Ｂ１２−ε・Ｉ１となる。
【０１０７】
よって、オフセット補正値κは、下記の式で表される。
【０１０８】
κ＝ξ−φ＝Ｂ１２−Ｂ１０・・・（３式）
【０１０９】
なお、オフセット補正値κは、温度に依存しない所定の電流値の電流Ｉｄを供給せずに、フォトダイオードＰＤによる暗電流のみが流れている状態での、現在の光電変換特性の出力と基準光電変換特性の出力との差を用いても良い。
【０１１０】
次に、対数特性領域では、基準光電変換特性ＰＣ０の対数特性ＬＯＧ０および現在の補正光電変換特性ＰＣ２の対数特性ＬＯＧｈを下記のようにおく。
【０１１１】
ＬＯＧ０＝μ・ｌｏｇ（Ｉｄ）＋ν
ＬＯＧｈ＝χ・ｌｏｇ（Ｉｄ）＋ψ
【０１１２】
νは、基準光電変換特性ＰＣ０の変曲点Ｐｔ０を与える光電流Ｉｐｔ０での対数特性ＬＯＧ０の出力値である。また、ψは同じく光電流Ｉｐｔ０での現在の補正光電変換特性ＰＣ２の対数特性ＬＯＧｈの出力値である。よって、第３の電流Ｉ３、第４の電流Ｉ４に対する対数特性ＬＯＧ０の出力値Ｂ３０，Ｂ４０と、第３の電流Ｉ３、第４の電流Ｉ４に対する対数特性ＬＮｈの出力値Ｂ３２，Ｂ４２とは下記のように表される。
【０１１３】
Ｂ３０＝μ・ｌｏｇ（Ｉ３）＋ν
Ｂ４０＝μ・ｌｏｇ（Ｉ４）＋ν
Ｂ３２＝χ・ｌｏｇ（Ｉ３）＋ψ
Ｂ４２＝χ・ｌｏｇ（Ｉ４）＋ψ
【０１１４】
これらから、下記のようにμ、ν、χ、ψが得られる。
【０１１５】
μ＝（Ｂ４０−Ｂ３０）／（ｌｏｇ（Ｉ４）−ｌｏｇ（Ｉ３））
ν＝Ｂ３０−μ・ｌｏｇ（Ｉ３）
χ＝（Ｂ４２−Ｂ３２）／（ｌｏｇ（Ｉ４）−ｌｏｇ（Ｉ３））
ψ＝Ｂ３２−χ・ｌｏｇ（Ｉ３）
【０１１６】
よって、変曲点補正値σは、下記のように表される。
【０１１７】
σ＝ν−ψ＝Ｂ３０−Ｂ３２−（μ−χ）・ｌｏｇ（Ｉ３）・・・（４式）
【０１１８】
対数特性傾き補正値θは、下記のように表される。
【０１１９】
θ＝χ／μ＝（Ｂ４２−Ｂ３２）／（Ｂ４０−Ｂ３０）・・・（５式）
【０１２０】
ステップＳ２００で、ステップＳ１９９で演算されたオフセット補正値κ、変曲点補正値σおよび対数特性傾き補正値θが記憶部６に記憶され、図７のステップＳ１９に戻る。ここに、ステップＳ１９「光電変換特性検出サブルーチン」は、本発明における光電変換特性検出工程として機能する。
【０１２１】
ステップＳ２１で、タイマがリセットされて、再びタイマの計時が開始される。
【０１２２】
ステップＳ２３で、ステップＳ１９で演算されたオフセット補正値κに基づいて、オフセットシフト部３８によって、画素部３１の各画素３１ａから出力された画素信号３１ｐあるいはノイズ信号３１ｎのオフセットが補正される。次にオフセット補正値３８ｈが変更されるまで、補正されたオフセット値が保持される。ここに、ステップＳ２３は、本発明におけるオフセット補正工程として機能する。
【０１２３】
ステップＳ２５で、ステップＳ１９で演算された変曲点補正値σに基づいて、垂直走査回路３４から出力される撮像時の転送トランジスタＱ１の転送信号φＴＸの電位が制御されることで、画素部３１の各画素３１ａの光電変換特性ＰＣの変曲点Ｐｔが、基準光電変換特性ＰＣ０の変曲点Ｐｔ０に一致する。次に変曲点補正値σが変更されるまで、補正された転送信号φＴＸの電位が保持される。ここに、ステップＳ２５は、本発明における変曲点補正工程として機能する。
【０１２４】
ステップＳ２７で、補正されたオフセット値および補正された転送信号φＴＸで撮像が行われ、撮像素子３から撮像データ３ｓが出力される。
【０１２５】
ステップＳ２９で、画像処理部４のＡ／Ｄオフセット補正部４１によって、ステップＳ１７で演算されたＡ／Ｄオフセット補正値βだけ撮像データ３ｓが平行移動されて、Ａ／Ｄオフセット補正が施された撮像データ３ｓｏが生成される。次にＡ／Ｄオフセット補正値βが変更されるまでは、今回のＡ／Ｄオフセット補正値βが保持される。
【０１２６】
続いて、ステップＳ３１で、画像処理部４のＡ／Ｄ傾き補正部４２によって、ステップＳ１７で演算されたＡ／Ｄ傾き補正値δが、Ａ／Ｄオフセット補正が施された撮像データ３ｓｏに乗算されることでＡ／Ｄ傾き補正が施されて、Ａ／Ｄ補正撮像データ３ｓａｄが生成される。これによって、Ａ／Ｄ変換特性ＡＤが基準Ａ／Ｄ変換特性ＡＤ０に一致する。次にＡ／Ｄ傾き補正値が変更されるまでは、今回のＡ／Ｄ傾き補正値が保持される。
【０１２７】
ステップＳ３３で、画像処理部４の対数特性補正部４３によって、ステップＳ１９で演算された対数特性傾き補正値θを用いてＡ／Ｄ補正撮像データ３ｓａｄに対数特性の傾き補正が施されて、画像データ４ｓが生成される。ここに、ステップＳ３３は、本発明における対数特性補正工程として機能する。また、ステップＳ２３、Ｓ２５およびＳ３３は、本発明における光電変換特性補正工程として機能する。
【０１２８】
ステップＳ３５で、記憶部６に画像データ４ｓが記憶される。ステップＳ３７で、撮像を終了するか否かが確認され、終了しない場合（ステップＳ３７；Ｎｏ）、ステップＳ１３に戻って、上述した各動作が繰り返される。終了する場合（ステップＳ３７；Ｙｅｓ）、そのまま終了する。
【０１２９】
なお、静止画の撮像および静止画の連写を行う場合には、ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１５およびＳ２１を省略し、レリーズ動作に合わせて、ステップＳ１７からＳ３７を行えばよい。
【０１３０】
次に、本発明の撮像装置の実施の形態の動作の第２の例について、図１１を用いて説明する。図１１は、撮像装置の実施の形態の動作の第２の例を示すフローチャートのメインルーチンである。動作の第２の例では、撮像装置１のＡ／Ｄ変換特性ＡＤおよび光電変換特性ＰＣを、第１の例のように所定時間経過毎に検出するのではなく、撮像素子３の温度が前回の検出時の温度から所定値以上変化した場合に検出する。
【０１３１】
図１１において、ステップＳ１５で、撮像装置１の撮像動作のタイミングが、垂直ブランキング期間であるか否かが確認される。垂直ブランキング期間でない場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、ステップＳ２７に進む。
【０１３２】
垂直ブランキング期間である場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ステップＳ４１で、撮像素子３に内蔵された温度センサ３３と制御部５の温度検出部５５とによって、撮像素子３の温度が検出される。
【０１３３】
ステップＳ４３で、ステップＳ４１で検出された撮像素子３の温度と前回の検出時の温度との差、即ち撮像素子３の温度変化が所定値よりも大きいあるいは等しいか否かが確認される。温度変化の所定値は、Ａ／Ｄ変換特性および光電変換特性の温度特性の許容値等から適宜決定されればよい。
【０１３４】
温度変化が所定値よりも小さい場合（ステップＳ４３；Ｎｏ）、ステップＳ２７に進む。温度変化が、所定値よりも大きいあるいは等しい場合（ステップＳ４３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１７「Ａ／Ｄ変換特性検出サブルーチン」に進む。以後の動作は、第１の例と同じであるので、説明は省略する。
【０１３５】
さらに、第１の例と第２の例とを組み合わせて、所定時間経過毎に撮像素子３の温度を検出し、撮像素子３の温度が前回の検出時の温度から所定値以上変化した場合に、撮像装置１のＡ／Ｄ変換特性ＡＤおよび光電変換特性ＰＣを検出するようにしてもよい。
【０１３６】
以上に述べたように、本発明の実施の形態による撮像装置によれば、入射光量に応じて複数の異なる特性に切り替わる光電変換特性を有し、撮像光学系で結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像素子を備えた撮像装置において、撮像素子の光電変換特性を検出する光電変換特性検出部と、光電変換特性検出部の検出結果に基づいて、撮像素子の光電変換特性を基準光電変換特性に近づけるように補正する光電変換特性補正部とを備えることで、撮像素子の光電変換特性の温度特性に関わらず、常に所定のダイナミックレンジで撮像することができる撮像装置および撮像装置の温度特性補正方法を提供することができる。
【０１３７】
なお、本発明に係る撮像装置および撮像装置の温度特性補正方法を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【０１３８】
上記撮像装置の技術的特徴は以下のようにまとめられる。
【０１３９】
（１）上記撮像装置は、被写体像を結像させる撮像光学系と、入射光量に応じて、複数の異なる特性に切り替わる光電変換特性を有し、前記撮像光学系で結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像素子とを備えた撮像装置であって、前記撮像素子の光電変換特性を検出する光電変換特性検出部と、前記光電変換特性検出部の検出結果に基づいて、前記撮像素子の光電変換特性を基準光電変換特性に近づけるように補正する光電変換特性補正部とを備えている。
【０１４０】
この構成によれば、撮像素子の光電変換特性が検出され、検出結果に基づいて、撮像素子の光電変換特性が基準光電変換特性に近づくように補正される。よって、撮像素子の光電変換特性の温度特性に関わらず、常に所定のダイナミックレンジで撮像することができる。
【０１４１】
（２）前記撮像素子は、光電変換特性検出用画素を有し、前記光電変換特性検出部は、前記光電変換特性検出用画素に、所定の電流値の電流を供給し、前記撮像素子の光電変換特性を検出することが好ましい。
【０１４２】
この構成によれば、所定の電流を光電変換検出用画素に供給することで光電変換特性が検出されている。そのため、周囲の温度に依存させることなく、光電変換特性を検出することができる。
【０１４３】
（３）前記光電変換特性検出部は、所定時間が経過する毎に前記撮像素子の光電変換特性を検出することが好ましい。
【０１４４】
この構成によれば、定期的に光電変換特性が検出され、その光電変換特性が基準光電変換特性に補正されるため、所定のダイナミックレンジを常に得ることができる。
【０１４５】
（４）前記撮像素子の温度を検出する温度検出部を備え、前記光電変換特性検出部は、前記温度検出部の検出結果が、前回の検出結果から所定値以上変化した場合に、前記撮像素子の光電変換特性を検出することが好ましい。
【０１４６】
この構成によれば、光電変換特性の補正が必要なときのみ光電変換特性の補正が実施され、撮像装置の処理負担が不必要に増大することを防止することができる。
【０１４７】
（５）前記撮像素子は、温度センサを内蔵し、前記温度検出部は、前記温度センサの出力に基づいて前記撮像素子の温度を検出することが好ましい。
【０１４８】
この構成によれば、撮像素子の温度を正確に検出することができる。
【０１４９】
（６）前記光電変換特性検出部は、撮像動作の垂直ブランキング期間中に前記撮像素子の光電変換特性を検出することが好ましい。
【０１５０】
この構成によれば、撮像動作を邪魔することなく光電変換特性を検出することができる。
【０１５１】
（７）前記撮像素子は、入射光量に応じて、線形特性と対数特性との少なくとも２つの特性が切り替わる光電変換特性を有し、前記光電変換特性検出部は、前記光電変換特性検出用画素に、少なくとも２つの所定の電流値の電流を供給して線形特性を検出し、前記光電変換特性検出用画素に、少なくとも２つの所定の電流値の電流を供給して対数特性を検出し、検出した前記線形特性と前記対数特性とを用いて、前記線形特性のオフセットを前記基準光電変換特性に近づけるためのオフセット補正値と、前記線形特性と前記対数特性との切り替わり点である変曲点を前記基準光電変換特性に近づけるための変曲点補正値と、前記対数特性の傾きを前記基準光電変換特性に近づけるための対数特性補正値とを演算し、前記光電変換特性補正部は、前記オフセット補正値に基づいて、前記線形特性のオフセットを前記基準光電変換特性に近づけるオフセット補正部と、前記変曲点補正値に基づいて、前記変曲点を前記基準光電変換特性に近づける変曲点補正部と、前記対数特性補正値に基づいて、前記対数特性の傾きを前記基準光電変換特性に近づける対数特性補正部とを有することが好ましい。
【０１５２】
この構成によれば、検出された光電変換特性の線形特性のオフセットを基準光電変換特性のオフセットに近づけるためのオフセット補正値が求められる。また、検出された光電変換特性の変曲点を基準光電変換特性の変曲点に近づけるための変曲点補正値が求められる。また、対数特性の傾きを基準光電変換特性の傾きに近づけるための対数特性補正値とが求められる。
【０１５３】
そして、これらのオフセット補正値、変曲点補正値、及び対数特性補正値に基づいて、検出された光電変換特性が基準光電特性に近づくように補正される。よって、光電変換特性のオフセット、変曲点、及び対数特性の傾きを考慮に入れて、光電変換特性を高精度に補正することができる。
【０１５４】
（８）前記撮像素子は、前記撮像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部を備え、前記Ａ／Ｄ変換部の使用温度環境下でのＡ／Ｄ変換特性を検出し、検出したＡ／Ｄ変換特性を所定の基準Ａ／Ｄ変換特性に近づけるためのＡ／Ｄ補正値を演算するＡ／Ｄ変換特性検出部と、前記Ａ／Ｄ補正値に基づき、前記Ａ／Ｄ変換部の前記Ａ／Ｄ変換特性を前記基準Ａ／Ｄ変換特性に近づけるＡ／Ｄ変換特性補正部とを更に備え、前記Ａ／Ｄ変換特性補正部は、前記光電変換特性検出用画素からの出力値を前記Ａ／Ｄ補正値を用いて補正し、前記光電変換特性検出部は、前記Ａ／Ｄ変換特性補正部により補正された出力値に基づいて、前記線形特性及び前記対数特性を検出することが好ましい。
【０１５５】
この構成によれば、Ａ／Ｄ変換特性が基準Ａ／Ｄ変換特性に近づくように、光電変換特性検出用画素からの出力値が補正されて、線形特性及び対数特性が検出される。そのため、基準Ａ／Ｄ変換特性とＡ／Ｄ変換特性とのずれが除去されるようにオフセット補正値、変曲点補正値、及び対数特性補正値とを求めることができる。その結果、光電変換特性をより高精度に補正することができる。
【０１５６】
なお、本発明の実施の形態による温度特性補正方法は、上記光電変換特性と同様の構成を持っている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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